Arsen in Gasen aus hydrothermalen Flachwassersystemen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Pichler
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491079267

Marine Flachwasser-Hydrothermalsysteme (MFWHS) treten im Gegensatz zu Tiefsee-Hydrothermalsystemen in küstennahen Flachwasserbereichen auf, wo sie durch den Austritt reduzierter, heißer hydrothermaler Fluide, die oft Arsen enthalten, einen erheblichen Einfluss auf den Küstenozean haben können. Der Austritt von Fluiden wird in der Regel von einem umfangreichen Ausstoß von hydrothermalen Gasen begleitet. Über die Arsen Konzentrationen in diesen Gasen ist nichts bekannt, obwohl Arsen in hydrothermalen Systemen in die Gasphase partitioniert und bekanntlich auch in vergleichbaren vulkanischen Gasen an Land vorkommt.Warum Arsen in der Gasphase in MFWHS nicht gemessen wurde, ist unbekannt, obwohl es wahrscheinlich ist, dass das Auffangen eines ausreichenden Probenvolumens, sowie der Transport zu einem geeigneten Labor ein Hindernis darstellen. Das Sammeln von 10 bis 25 L von hydrothermalem Gas am Meeresboden ist nicht trivial, und der Transport solcher Mengen wäre problematisch.Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel des vorgeschlagenen Projekts darin, ein Verfahren zum Auffangen und Messen von Arsen in der Gasphase in MFWHS zu entwickeln und zu testen. Die Methode basiert auf einer etablierten Methode der Unterwasser-Gassammlung in gasdichten Tedlar®-Beuteln, die ursprünglich für Quecksilber (Hg) entwickelt wurde. Nach dem Auffangen wird Arsen aus dem Gas extrahiert, indem es entweder auf einem Silikonharz oder in einer NaOCl-Lösung aufgefangen wird. Zunächst werden die Methoden unter Laborbedingungen getestet und optimiert. Zweitens werden sie im Feld angewendet und getestet, indem hydrothermale Gase des MFWHS in der Paleochori-Bucht auf der Südseite von Milos, Griechenland, beprobt werden. Dort führen erhöhte Konzentrationen in den hydrothermalen Fluiden zu einem jährlichen Eintrag von 1,5 × 10^4 kg Arsen in das Mittelmeer. Bei dieser Schätzung fehlt jedoch der flüchtige Arsen Anteil, und unter der Annahme ähnlicher Konzentrationen wie in hydrothermalen Systemen an Land, würde der Eintrag über die Gasphase 4,5 × 10^4 kg betragen, das Dreifache des geschätzten Eintrages über die Wasserphase. Somit sollte ein Feldversuch in der Paleochori-Bucht ausreichende Arsenkonzentrationen in der Gasphase haben und gleichzeitig erste Daten für dieses arsen-reiche MFWHS liefern. Nach erfolgreicher Anwendung wird die neu entwickelte Methode ein geeignetes Feldverfahren für die Probenahme von Arsen in Gasen in MFWHS weltweit darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen